聚变初创公司Helion周四宣布，已获1.75亿美元联邦资金，用于研究、开发并制造其聚变发电厂所需的先进半导体与电力电子器件。
目前，这些器件会损耗约5%至10%流经的电力。虽然损耗看似不大，但在Helion这类复杂系统中会不断累积。
“如果能将损耗减半，实际上就能让聚变系统的输出功率翻倍。”Helion联合创始人兼首席执行官David Kirtley对TechCrunch表示。
Helion正加紧完成其首座发电厂Orion的建设，以期赶上2028年向微软提供并网电力的期限。该奖项资金将帮助Helion建设自动化半导体模块、封装与测试产能，以供应目前在建的聚变装置。
这条将建于华盛顿州的新生产线，将成为美国首条生产此类半导体的产线。这类半导体不仅用于聚变发电，也广泛应用于制造业、废水处理、医疗与国防领域。
“目前美国没有厂商能做到这一点，”Kirtley说。“这绝对能让美国在先进、高压与脉冲半导体领域从零起步实现全面突破。”
新一轮融资
Helion Energy位于华盛顿州埃弗里特的设施——Helion Energy计划在2028年前建成全球首座聚变发电厂，并在之后不久向微软公司供电 图片来源：Mike Kane/Bloomberg / Getty Images
这笔为期三年的奖项由商务部根据《芯片与科学法案》（CHIPS Act）发放。该法案是拜登时期推动美国半导体模块研发与制造的法律。除联邦资金外，Helion还宣布获得新一轮5000万美元私人投资，但未披露投资方。Helion累计融资已超过32亿美元，成为融资规模第二大的聚变初创公司。
其中超过1亿美元将用于华盛顿州的半导体与先进封装研发，约8000万美元将支持在佛蒙特州与GlobalFoundries合作开展先进半导体工具、设计与工艺开发的研发工作，Kirtley对TechCrunch表示。另外，GlobalFoundries已获得联邦政府超过8000万美元资金，用于推进氮化镓半导体的制造。这类半导体广泛应用于电力电子领域。
Helion的这笔奖项还将使政府根据其G轮估值获得1.75亿美元的非投票权益。
Kirtley承认，该奖项资助的研发成果无法赶在Orion投运前应用——联邦合同谈判可能需要数月——但他表示，这些成果有望提升后续Helion发电厂的效率，从而增强其在竞争激烈的电力市场中的竞争力。
效率至关重要
半导体效率是Helion聚变技术路线的关键。该路线直接从聚变反应中获取电力，而非利用反应加热蒸汽驱动涡轮。
这家初创公司正在开发一种称为场反向构型的反应堆。聚变燃料被注入沙漏状腔室的两端，加热形成等离子体。随后利用磁场将等离子体加速相向运动。碰撞后，另一个磁场进一步压缩等离子体团，使其温度升至超过1亿摄氏度。
氘和氦-3被加热后，经磁体加速、压缩，并以感应电流形式捕获 图片来源：Helion
在如此高温高压下，聚变燃料中的原子开始聚变，释放能量并推动等离子体向外扩张。这种力作用于磁场，能量被磁体和电容器捕获并转化为电力——类似于混合动力汽车或电动汽车通过电机减速为电池充电的方式。
Helion表示，这种称为直接能量转换的方法将帮助未来反应堆产生的电力超过自身运行所需，这是任何聚变发电厂实现商业可行必须达到的里程碑。高效电力电子器件是这一过程的关键组成部分。
“使我们能够实现这种直接电力回收——以非常高的效率将电力输入聚变并以高速回收——的核心技术之一就是现代半导体，”Kirtley说。“我们将把这项技术推向新高度，进一步提升效率。”
能源领域并非先进电力电子器件唯一可能产生影响的地方。电动汽车是目前最广泛的应用场景。消费电子产品也可能受益，尽管其尺寸与功率需求低于Helion的要求。
国防工业很可能成为另一个受益方。随着无人机在战场上大量出现并压倒现有防空武器，能量武器重新受到关注。商务部负责半导体投资与创新的Bill Frauenhofer在新闻稿中表示，该奖项将有助于“转换并向国防、电网输电与先进能源发电等关键应用输送电力”。
尽管存在国防合同的潜力，Kirtley表示Helion仍专注于向电网供电。“国内能源供应、通过能源主导实现的国家安全以及能源安全——这才是我们的主要焦点，”他说。
更新 10/23 东部时间上午9点：补充了政府持有Helion权益的细节。
当您通过我们文章中的链接购买时，我们可能会获得少量佣金。这不会影响我们的编辑独立性。